(57)【要約】      （修正有）【課題】高い製造コストの欠点、複雑な製造プロセス、大きな製品体積、低照度及び輝度、不十分な色純度及び低下した画像品質をなくす照明システム及び投影装置を提供する。【解決手段】照明システムは、第１波帯光Ｌ１を発し、光路Ｐを有する。蛍光体デバイス４０は、第１セクション及び第１蛍光剤を含む。第１蛍光剤は、第１セクション上にコーティングされる。第１波帯光が第１蛍光剤によって受け取られた後、第１波帯光は、第３波帯光Ｌ３へ変換され、第３波帯光は、光路へ向けられ、光路に沿って少なくとも２つのカラー光Ｃ１，Ｃ２へ分解される。【選択図】図３
2013068950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムの蛍光体デバイスであって、
前記照明システムは、第１波帯光を発し、光路を有し、前記蛍光体デバイスは、
第１セクションと、
前記第１セクション上にコーティングされた第１蛍光剤とを備え、
前記第１波帯光が前記第１蛍光剤によって受け取られた後、前記第１波帯光が第３波帯光へ変換され、前記第３波帯光が前記光路へ向けられ、前記第３波帯光が前記光路に沿って少なくとも２つのカラー光へ分解される、蛍光体デバイス。
【請求項２】
請求項1に記載の蛍光体デバイスであって、前記第１波帯光の入射方向は、前記蛍光体デバイスに関して、前記第３波帯光の出射方向と同一方向又は逆方向である、蛍光体デバイス。
【請求項３】
請求項1に記載の蛍光体デバイスであって、前記第３波帯光は、450nmと710nmの間の範囲の波長を有する、蛍光体デバイス。
【請求項４】
請求項1に記載の蛍光体デバイスであって、第２セクション及び第２蛍光剤をさらに備え、前記第２蛍光剤は、前記第２セクション上にコーティングされる、蛍光体デバイス。
【請求項５】
請求項4に記載の蛍光体デバイスであって、前記第１蛍光剤及び前記第２蛍光剤が同一組成を有して、前記第１波帯光が前記第３波帯光へ変換されるか、又は前記第１蛍光剤及び前記第２蛍光剤が異なる組成を有して、前記第１波帯光が２種類の第３波帯光へ変換される、蛍光体デバイス。
【請求項６】
請求項4に記載の蛍光体デバイスであって、前記第１セクション及び前記第２セクションへ隣接して配置され、且つ前記第３波帯光の第１光及び第２光をそれぞれフィルタリングする第１カラーフィルター及び第２カラーフィルターをさらに備える、蛍光体デバイス。
【請求項７】
請求項1に記載の蛍光体デバイスであって、第２セクションをさらに備え、前記第２セクションは、透明セクション、光透過セクション、又は反射型セクションである、蛍光体デバイス。
【請求項８】
請求項1に記載の蛍光体デバイスであって、前記照明システムは、第２波帯光を前記光路へ向けて発し、前記第３波帯光から分解された前記少なくとも２つのカラー光及び前記第２波帯光が色分解又は時分割形式で画像として投影される、蛍光体デバイス。
【請求項９】
請求項1に記載の蛍光体デバイスであって、透明セクションをさらに備え、前記第１波帯光は、前記透明セクションを透過して伝達され、前記光路へ向けられる、蛍光体デバイス。
【請求項１０】
請求項9に記載の蛍光体デバイスであって、前記透明セクションの中心角は、前記第１セクションの中心角より小さい、蛍光体デバイス。
【請求項１１】
請求項9に記載の蛍光体デバイスであって、前記第３波帯光から分解された前記少なくとも２つのカラー光及び前記第１波帯光は、共同で赤色光、緑色光及び青色光の波長スペクトル範囲にある、蛍光体デバイス。
【請求項１２】
、
第１セクションと、前記第１セクション上にコーティングされた第１蛍光剤を備える蛍光体デバイスと、
第１波帯光を前記蛍光体デバイスへ発する第１固体発光素子を備え、
前記第１波帯光は、前記蛍光体デバイスによって第３波帯光へ変換され、前記第３波帯光は、光路へ向けられ、前記光路に沿って少なくとも２つのカラー光へ分解される、照明システム。
【請求項１３】
請求項12に記載の照明システムであって、第２波帯光を前記光路へ向けて発する第２固体発光素子をさらに備え、
前記第３波帯光から分解された前記少なくとも２つのカラー光及び前記第２波帯光が色分解又は時分割形式で画像として投影される、照明システム。
【請求項１４】
請求項13に記載の照明システムであって、前記光路の前端に配置されたダイクロイック素子をさらに備え、前記第３波帯光は、前記ダイクロイック素子を透過して伝達されるが、前記第２波帯光は、前記ダイクロイック素子によって反射される、照明システム。
【請求項１５】
請求項13に記載の照明システムであって、前記光路の前端に配置されたダイクロイック素子をさらに備え、前記第２波帯光は、前記ダイクロイック素子を透過して伝達されるが、前記第３波帯光は、前記ダイクロイック素子によって反射される、照明システム。
【請求項１６】
請求項13に記載の照明システムであって、前記第１固体発光素子及び前記第２固体発光素子は、青色固体発光素子又は青色レーザーダイオードであって、前記第１蛍光剤は、緑色蛍光剤、黄色蛍光剤又は黄緑色蛍光剤である、照明システム。
【請求項１７】
請求項13に記載の照明システムであって、前記第１波帯光は、青色光又はUV光であり、前記第２波帯光は、青色光であり、前記第３波帯光は、黄緑色光である、照明システム。
【請求項１８】
請求項12に記載の照明システムであって、前記蛍光体デバイスは、蛍光体輪又は蛍光体板であり、前記第３波帯光は、第１光及び第２光へ分解され、前記第３波帯光から分解された前記第１光は、緑色光であり、前記第３波帯光から分解された前記第２光は、赤色光である、照明システム。
【請求項１９】
照明システムと、画像処理デバイスとを備え、
前記照明システムは、
第１セクションと、前記第１セクション上にコーティングされた第１蛍光剤を備える蛍光体デバイスと、
第１波帯光を前記蛍光体デバイスへ向けて発する第１固体発光素子と、
第２波帯光を前記光路へ向けて発する第２固体発光素子とを備え、
前記第１波帯光は、前記蛍光体デバイスによって第３波帯光へ変換され、前記第３波帯光が光路へ向けられ、
前記画像処理デバイスは、前記光路に沿って配置されて前記第３波帯光及び前記第２波帯光を受け取り、
前記第３波帯光は、前記画像処理デバイスによって少なくとも２つのカラー光へ分解され、前記第３波帯光から分解された前記少なくとも２つのカラー光及び前記第２波帯光が色分解又は時分割形式で画像として投影される、投影装置。
【請求項２０】
請求項19に記載の投影装置であって、
前記画像処理デバイスは、リレーモジュール及びイメージングモジュールを備え、前記リレーモジュールは、前記イメージングモジュールの上流に位置し、前記投影装置は、３チップDLPプロジェクタ、２チップDLPプロジェクタ３チップLCDプロジェクタ又は２チップLCDプロジェクタである、投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対するクロスリファレンス
この出願は、2011/9/22に出願された米国仮出願No. 61/537,687（タイトル：HYBRID SOLID STATE ILLUMINATION IN PROJECTORS）の利益を主張し、その全体がここに参照取り込みされる。
【０００２】
本発明は、蛍光体デバイスに関し、さらに詳しくは、単一の蛍光剤を含む蛍光体デバイスに関する。本発明は、また、三原色光を生成するためにこの蛍光体デバイスを有する照明システム及び投影装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、種々の映像用途で種々のプロジェクタが使用されてきた。例えば、プロジェクタは、プレゼンテーションを行ったり、ミーティングを行ったり、教室、役員室又は会議室で講義を行ったり、ホームシアターにしたりして使用可能である。プロジェクタによって、画像信号源からの画像信号を拡大してディスプレイスクリーン上に表示することができる。電力消費及び全体の体積を低減させるために、現在のプロジェクタの照明システムは、固体発光素子(例：発光ダイオード又はレーザーダイオード)を採用し、従来の高輝度放電(HID)ランプを置き換えている。
【０００４】
一般に、プロジェクタの照明システムは、三原色光、つまり、赤色光(R)、緑色光(G)及び青色光(B)を発することができる。赤色固体発光素子、緑色固体発光素子及び青色固体発光素子を含む三原色の固体発光素子のうち、青色固体発光素子の発光効率が最も高い。赤色固体発光素子及び緑色固体発光素子の発光効率が低いので、赤色光又は緑色光は、青色固体発光素子及び波長変換デバイス（例：蛍光体輪)を用いて生成可能である。つまり、青色固体発光素子及び蛍光体輪を利用すると、赤色固体発光素子又は緑色固体発光素子の代わりに、赤色光又は緑色光を直接発することが可能になる。その結果、照明システム全体の発光効率が高められ、照明システムの製造コストが低減される。
【０００５】
一般に、従来のプロジェクタの照明システムは、２つのタイプへ分類される。従来の照明システムは、単一の青色固体発光素子と、複数のセクションを有する単一の蛍光体輪を利用する。図1Aは、従来のプロジェクタのアーキテクチャーを概略的に示す。図1Bは、図1Aに示すプロジェクタの照明システムで使用される蛍光体輪を概略的に示す。図1A及び1Bに示すように、プロジェクタの照明システム1は、第１セクション121、第２セクション122及び第３セクション123を有する蛍光体輪12へ向けて青色光を発する固体発光素子11を採用する。第１セクション121は、緑色蛍光剤で被覆される。緑色蛍光剤によって、入射青色光は、緑色光へ変換される。第２セクション122は、赤色蛍光剤で被覆される。赤色蛍光剤によって、入射青色光は、赤色光へ変換される。第３セクション123は、透明セクションである。青色光は、第３セクション123を透過して伝達される。言い換えると、固体発光素子11からの青色光は、蛍光体輪12を透過して直接伝達されるか、又は蛍光体輪12によって緑色光又は赤色光へ変換される。その結果、三原色光が生成可能である。さらに、三原色光は、リレーモジュール13を通じてイメージングデバイス14へ向けられる。例えば、イメージングデバイス14は、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、液晶ディスプレイ(LCD)デバイス又はシリコン上液晶(LCoS)デバイスである。レンズ群15によって拡大又は縮小及び焦点合わせされた後、ディスプレイスクリーン16上に画像が投影される。
【０００６】
別の従来の照明システムは、３つの青色固体発光素子及び２つの蛍光体輪を利用する。２つの蛍光体輪のそれぞれは、単一色の蛍光剤で被覆される。図2Aは、別の従来のプロジェクタのアーキテクチャーを概略的に示す。図2Bは、図2Aに示すプロジェクタの照明システムで使用される第１蛍光体輪を概略的に示す。図2Cは、図2Aに示すプロジェクタの照明システムで使用される第２蛍光体輪を概略的に示す。図2A、2B及び2Cを参照。従来のプロジェクタの照明システム2では、第１蛍光体輪22のセクション221は、赤色蛍光剤で被覆され、第２蛍光体輪24のセクション241は、緑色蛍光剤で被覆される。赤色蛍光剤によって、入射青色光は、赤色光へ変換される。緑色蛍光剤によって、入射青色光は、緑色光へ変換される。
【０００７】
プロジェクタ2は、第１ダイクロイックミラー210及び第２ダイクロイックミラー211、第１固体発光素子21、第２固体発光素子23、及び第３固体発光素子25をさらに備える。赤色光は、第１ダイクロイックミラー210を透過して伝達されるが、緑色光は、第１ダイクロイックミラー210によって反射される。赤色光及び緑色光は、第２ダイクロイックミラー211を透過して伝達されるが、青色光は、第２ダイクロイックミラー211によって反射される。第１固体発光素子21からの青色光は、第１蛍光体輪22によって赤色光へ変換される。赤色光は、第１ダイクロイックミラー210及び第２ダイクロイックミラー211を透過して伝達され、リレーモジュール26へ向けられる。第２固体発光素子23からの青色光は、第２蛍光体輪24によって緑色光へ変換される。緑色光は、順に、第１ダイクロイックミラー210によって反射され、第２ダイクロイックミラー211を透過して伝達され、リレーモジュール26へ向けられる。第３固体発光素子25からの青色光は、第２ダイクロイックミラー211によって反射され、リレーモジュール26へ向けられる。さらに、三原色光は、順に又は同時に、リレーモジュール26を通じてイメージングデバイス27へ向けられる。レンズ群28によって拡大又は縮小及び焦点合わせされた後、ディスプレイスクリーン29上に画像が投影される。
【０００８】
上記議論から、青色固体発光素子及び蛍光体輪を利用すると、赤色固体発光素子又は緑色固体発光素子の代わりに赤色光又は緑色光を直接発することが可能になる。しかしながら、緑色蛍光剤によって変換された緑色光がいくらかの赤色光を含むので、緑色光は、幾分黄色っぽく見える。つまり、色純度が不十分であり、従って、画像品質が低下した。さらに、赤色蛍光体の励起効率は、緑色蛍光体より小さく、より飽和しやすいので、赤色蛍光剤から変換される赤色光の総量が不十分である。青色固体発光素子の駆動電流が増えるにつれて、赤色蛍光剤によって変換される赤色光は、すぐに飽和するか、減少する場合すらある。この状況下では、赤色光の照度及び輝度が低すぎて、照明システムの明/暗状態が効果的に制御できない。その結果、出力光の総量が制限される。
【０００９】
従って、上記欠点をなくすために、改良された照明システム及び改良された投影装置を提供することが必要である。
【発明の概要】
【００１０】
従来のプロジェクタの照明システムから遭遇される、高い製造コストの欠点、複雑な製造プロセス、大きな製品体積、低照度及び輝度、不十分な色純度及び低下した画像品質をなくす照明システム及び投影装置を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
本発明は、製造コストを低減し、製造プロセスを単純化し、全体の製品体積を低減し、全体の輝度を増大させ、色純度を高め、画像品質を高めるために、単一の蛍光体デバイスを有する照明システム及び投影装置を提供する。
【００１２】
本発明は、単一の蛍光体デバイスを有する照明システム及び投影装置も提供する。蛍光体デバイスによって、第１波帯光は、より広い波帯を有する第３波帯光へ変換される。青色固体発光素子の駆動電流が増えるにつれて赤色光が減衰する可能性が低減されるであろう。その結果、全体の照度及び輝度が増大し、色性能が高められる。
【００１３】
本発明の一観点によれば、照明システムの蛍光体デバイスが提供される。照明システムは、第１波帯光を発し、光路を有する。蛍光体デバイスは、第１セクション及び第１蛍光剤を含む。第１蛍光剤は、第１セクション上にコーティングされる。第１波帯光が第１蛍光剤によって受け取られた後、第１波帯光は、第３波帯光へ変換され、第３波帯光は、光路へ向けられ、第３波帯光が光路に沿って少なくとも２つのカラー光へ分解される。
【００１４】
本発明の別の観点によれば、照明システムが提供される。照明システムは、蛍光体デバイス及び第１固体発光素子を含む。蛍光体デバイスは、第１セクション及び第１セクション上にコーティングされる第１蛍光剤を含む。第１固体発光素子は、蛍光体デバイスへ第１波帯光を発するために使用される。第１波帯光は、蛍光体デバイスによって第３波帯光へ変換され、第３波帯光は、光路へ向けられ、光路に沿って少なくとも２つのカラー光へ分解される。
【００１５】
本発明のさらに別の観点によれば、投影装置が提供される。この投影装置は、照明システム及び画像処理デバイスを含む。この照明システムは、蛍光体デバイス、第１固体発光素子、及び第２固体発光素子を含む。蛍光体デバイスは、第１セクション及び第１セクション上にコーティングされる第１蛍光剤を含む。第１固体発光素子は、蛍光体デバイスへ第１波帯光を発するために使用される。第１波帯光は、蛍光体デバイスによって第３波帯光へ変換され、第３波帯光は、光路へ向けられる。第２固体発光素子は、第２波帯光を光路に向けて発するために使用される。画像処理デバイスは、第３波帯光及び第２波帯光を受け取るために光路に沿って配置される。第３波帯光は、画像処理デバイスによって少なくとも２つのカラー光へ分解され、少なくとも２つのカラー光及び第２波帯光が色分解又は時分割形式で画像として投影される。
【００１６】
本発明の上記内容は、次の詳細な説明及び添付図面を通じて、当業者によりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】従来のプロジェクタのアーキテクチャーを概略的に示す。
【００１８】
【図１Ｂ】図1Aに示すプロジェクタの照明システムで使用される蛍光体輪を概略的に示す。
【００１９】
【図２Ａ】プロジェクタの別の従来の照明システムのアーキテクチャーを概略的に示す。
【００２０】
【図２Ｂ】図2Aに示す従来の照明システムで使用される第１蛍光体輪を概略的に示す。
【００２１】
【図２Ｃ】図2Aに示す従来の照明システムで使用される第２蛍光体輪を概略的に示す。
【００２２】
【図３】本発明の一実施形態による、蛍光体デバイスを有する投影装置のコンセプトを概略的に示す。
【００２３】
【図４Ａ】本発明の別の実施形態による、蛍光体デバイスを有する投影装置のコンセプトを概略的に示す。
【００２４】
【図４Ｂ】図4Aの蛍光体デバイスの構造を概略的に示す。
【００２５】
【図５Ａ】本発明の一実施形態による投影装置を概略的に示す。
【００２６】
【図５Ｂ】本発明の別の実施形態による投影装置を概略的に示す。
【００２７】
【図６Ａ】図5A又は図5Bの投影装置で使用される蛍光体デバイスである。
【００２８】
【図６Ｂ】図5A又は図5Bの投影装置で使用される別の例示的な蛍光体デバイスである。
【００２９】
【図６Ｃ】図5A又は図5Bの投影装置で使用されるさらなる例示的な蛍光体デバイスである。
【００３０】
【図７Ａ】本発明の投影装置で使用される、例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。
【００３１】
【図７Ｂ】本発明の投影装置で使用される、別の例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。
【００３２】
【図８Ａ】本発明の投影装置で使用される、別の例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。
【００３３】
【図８Ｂ】本発明の投影装置で使用される、別の例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
次の実施形態を参照して、本発明をより詳しく説明する。なお、この発明の好ましい実施形態の次の説明は、例示及び説明の目的のためにのみ提示されるものであり、網羅的であるとか、開示されたそのままの形に限定されるといったことは意図していない。
【００３５】
図3は、本発明の一実施形態による、蛍光体デバイスを有する投影装置のコンセプトを概略的に示す。図3に示すように、蛍光体デバイス40は、第１波帯光L1を発し且つ光路Pを有する照明システムで使用される。蛍光体デバイス40は、第１セクション401及び第１蛍光剤402を備える(図6Aを参照)。第１セクション401は、第１蛍光剤402で被覆される。照明システムからの第１波帯光L1が第１蛍光剤402によって受け取られた後、第１波帯光L1は、第３波帯光L3へ変換され、第３波帯光L3は、光路Pに沿って画像処理デバイス5へ向けられる。画像処理デバイス5によって、第３波帯光L3を第１カラー光C1及び第２カラー光C2に分解する色分解処理が行われる。
【００３６】
図4Aは、本発明の別の実施形態による、蛍光体デバイスを有する投影装置のコンセプトを概略的に示す。図4Bは、図4Aの蛍光体デバイスの構造を概略的に示す。図3、4A及び4Bを参照。蛍光体デバイス45は、第１セクション451及び透明セクション452を備える。透明セクション452の中心角は、第１セクション451の中心角より小さい。さらに、第１セクション451は、第１蛍光剤で被覆される。分かりやすくするために、第１蛍光剤は、図示していない。照明システムからの第１波帯光L1の一部は、蛍光体デバイス45の透明セクション452を通じて部分的に伝達され、光路に沿って画像処理デバイス5へ向けられる。第１波帯光L1の別の一部は、蛍光体デバイス45の第１蛍光剤によって受け取られ、第３波帯光L3へ変換される。第３波帯光L3は、また、光路に沿って画像処理デバイス5へ向けられる。画像処理デバイス5によって、色分解処理が行われ、第１波帯光L1及び第３波帯光L3が少なくとも２つのカラー光に分解される。少なくとも２つのカラー光及び第１波帯光L1は、三原色光を構成する。例えば、第１波帯光L1が青色光の場合、少なくとも２つのカラー光は、赤色光及び緑色光を含む。つまり、蛍光体デバイス45からの第１波帯光L1及び第３波帯光L3が、白色光に相当するといえる三原色光の構成成分を含む。画像処理デバイス5によって、第１波帯光L1及び第３波帯光L3は、色分解又は時分割される。従って、三原色光は、色分解又は時分割形式で投影される。
【００３７】
いくつかの実施形態では、第１波帯光L1は、青色光であり、第３波帯光L3は、黄色光、緑色光又は黄緑色光である。蛍光体デバイス45の第１セクション451上の第１蛍光剤は、緑色蛍光剤、黄色蛍光剤又は黄緑色蛍光剤である。その結果、第１波帯光L1(つまり、青色光)及び第３波帯光L3(つまり、黄色光、緑色光又は黄緑色光)が蛍光体デバイス45から画像処理デバイス5へ向けられる。第３波帯光L3(つまり、黄色光、緑色光又は黄緑色光)は、緑色光及び赤色光の波帯をカバーするので、第３波帯光L3について色分解処理が行われた後、第３波帯光L3は、緑色光G及び赤色光Rへ分解される。その結果、緑色光G、赤色光R及び第１波帯光L1(つまり、青色光)が、色分解又は時分割形式で投影可能になる。
【００３８】
図5Aは、本発明の一実施形態による投影装置を概略的に示す。図5Bは、本発明の別の実施形態による投影装置を概略的に示す。図6Aは、図5A又は図5Bの投影装置で使用される蛍光体デバイスである。図5A、5B及び6Aを参照。投影装置3は、照明システム4、画像処理デバイス5、及びレンズ群6を備える。照明システム4は、蛍光体デバイス40、第１固体発光素子41、第２固体発光素子42を備える。画像処理デバイス5及びレンズ群6は、光路に沿って配置される。さらに、画像処理デバイス5は、少なくとも１つの色分解素子を備え、レンズ群6は、少なくとも１つのレンズを備える。画像処理デバイス5は、リレーモジュール51及びイメージングモジュール52を備える。光路に沿って、リレーモジュール51は、イメージングモジュール52の上流に位置する。レンズ群6によって拡大又は縮小及び焦点合わせされた後、ディスプレイスクリーン7上に画像が投影される。さらに、光路の実際的要求に従って、リレーモジュール51は、リレーレンズ、ホモジナイザー又は反射ミラー(図示せず)を含んでもよい。
【００３９】
蛍光体デバイス40の例は、蛍光体輪又は蛍光体板を含むがこれに限定されない。蛍光体デバイス40は、第１蛍光剤402を含む第１セクション401を有する。第１蛍光剤402は、第１セクション401上にコーティングされる。例えば、第１蛍光剤402は、緑色蛍光剤、黄色蛍光剤又は黄緑色蛍光剤である。第１固体発光素子41は、第１波帯光L1を蛍光体デバイス40へ向けて発するために使用される。第２固体発光素子42は、第２波帯光L2を光路へ向けて発するために使用される。一実施形態では、第１固体発光素子41及び第２固体発光素子42は、青色光(例：第１波帯光L1)を発する青色固体発光素子又は青色レーザーダイオードである。つまり、第１波帯光L1は、青色波帯のスペクトル内の光である。いくつかの実施形態では、第１波帯光L1は、UV光である。第１波帯光L1及び第２波帯光L2は、同じ波帯内の光であっても、互いに異なる波帯内の光であってもよい。蛍光体デバイス40によって、第１固体発光素子41からの第１波帯光L1は、第３波帯光L3へ変換される。第３波帯光L3は、緑色波帯及び赤色波帯をカバーする黄緑色光である。第１蛍光剤が緑色蛍光剤の場合、第３波帯光L3は、450nmと710nmの間の波帯内の緑色光である。実際の応用では、450nmと710nmの間の波帯内の光及び青色光(L2)が後端光路で使用され、三原色光が生成される。
【００４０】
上記議論から、青色波帯内の第１波帯光L1は、第３波帯光L3へ変換される。第３波帯光L3は、緑色波帯及び赤色波帯をカバーする黄緑色光である。第３波帯光L3は、光路へ向けられる。画像処理デバイス5によって色分解処理が行われて、第３波帯光L3が少なくとも２つのカラー光に分解される。その結果、少なくとも２つのカラー光及び第２波帯光L2が色分解又は時分割形式で画像として投影される。言い換えると、蛍光体デバイス40は、第３波帯光L3を光路に向けて発する。第２波帯光L2及び第３波帯光L3が画像処理デバイス5によって受け取られた後、第３波帯光L3は、少なくとも２つのカラー光へ分解される。その結果、第２波帯光L2及び第３波帯光L3に含まれる原色光が色分解又は時分割形式で画像として投影される。照明システム4は、単一の蛍光体デバイス40のみを含むので、照明システム4又は投影装置3の全体の体積が低減され、製造プロセスが単純化され、製造コストが低減される。さらに、照明システム4を用いることによって、色純度及び画像品質が高められる。さらに、第１波帯光L1がより広い波帯を有する第３波帯光L3へ変換されるので、青色固体発光素子の駆動電流が増えるにつれて赤色光が減衰する可能性が低減されるであろう。その結果、投影装置3の全体の照度及び輝度が増大し、色性能が高められる。
【００４１】
図5A及び5Bを再度参照する。照明システム4は、ダイクロイック素子43（例：ダイクロイックミラー)をさらに備える。ダイクロイック素子43は、前端光路に配置され、第３波帯光L3及び第２波帯光L2を光路内へ導入するのを助ける。このように、蛍光体デバイス40、第１固体発光素子41及び第２固体発光素子42は、透過型照明システム又は反射型照明システムへ適用してもよい。
【００４２】
図5Aに示す照明システムは、透過型照明システムである。この実施形態では、第３波帯光L3は、ダイクロイック素子43を透過して伝達されるが、第２波帯光L2は、ダイクロイック素子43によって反射される。蛍光体デバイス40及び第１固体発光素子41は、ダイクロイック素子43の第１サイドに位置する。さらに、蛍光体デバイス40は、光路に沿って位置し、第１固体発光素子41とダイクロイック素子43の間に配置される。蛍光体デバイス40によって、第１固体発光素子41からの第１波帯光L1は、第３波帯光L3へ変換される。第３波帯光L3は、ダイクロイック素子43を透過して伝達され、光路の後端にある画像処理デバイス5及びレンズ群6へ向けられる。この状況下では、第１波帯光L1の入射方向は、第３波帯光L3の出射方向と同一である。第２固体発光素子42は、ダイクロイック素子43の第２サイドに位置する。第２固体発光素子42は、第２波帯光L2をダイクロイック素子43へ向けて発するために使用される。第２波帯光L2は、ダイクロイック素子43によって反射され、光路の後端にある画像処理デバイス5及びレンズ群6へ向けられる。本発明の教示を保持しつつ、数多くの修正及び変更が可能であることに注目すべきである。例えば、ダイクロイック素子43は、第２波帯光L2を透過させて、第３波帯光L3を反射させるようにしてもよい。この状況下でも、第２波帯光L2及び第３波帯光L3は、光路の後端にある画像処理デバイス5及びレンズ群6へ向けられる。
【００４３】
図5Bに示す照明システムは、反射型照明システムである。この実施形態では、第２波帯光L2は、ダイクロイック素子43を透過して伝達されるが、第３波帯光L3は、ダイクロイック素子43によって反射される。第１固体発光素子41及び第２固体発光素子42の両方がダイクロイック素子43の第１サイドに位置する。蛍光体デバイス40は、ダイクロイック素子43の第２サイドに位置する。第１固体発光素子41からの第１波帯光L1は、直接、ダイクロイック素子43を透過して伝達され、蛍光体デバイス40へ向けられる。第２固体発光素子42からの第２波帯光L2は、ダイクロイック素子43を透過して伝達され、光路の後端にある画像処理デバイス5及びレンズ群6へ向けられる。さらに、第１固体発光素子41からの第１波帯光L1が蛍光体デバイス40によって受け取られた後、第１波帯光L1は、第３波帯光L3へ変換される。第３波帯光L3は、第１波帯光L1の反対の方向でダイクロイック素子43へ向けられる。言い換えると、第１波帯光L1の入射方向は、蛍光体デバイス40に対して、第３波帯光L3の出射方向の逆である。次に、第３波帯光L3は、ダイクロイック素子43によって反射され、光路の後端にある画像処理デバイス5及びレンズ群6へ向けられる。
【００４４】
上記議論から、第１波帯光L1は、第３波帯光L3へ変換される。第１蛍光剤が緑色蛍光剤、黄色蛍光剤又は黄緑色蛍光剤の場合、第３波帯光L3は、450nmと710nmの間の波帯内の黄緑色光である。画像処理デバイス5の色分解素子によって、450nmと710nmの間の波帯内の第３波帯光L3は、緑色光と赤色光へ分解される。緑色光、赤色光及び第２波帯光L2(つまり、青色光)が、色分解又は時分割形式で画像として投影される。
【００４５】
さらに、緑色光が人間の目に対して赤色光より敏感であるので、照明システム4の蛍光体デバイス40は、複数のセクションを有するように改良してもよい。さらに、フィルターを追加で使用することによって、緑色光又は赤色光の照度及び輝度を調節してもよい。
【００４６】
図6Bは、図5A又は図5Bの投影装置で使用される別の例示的な蛍光体デバイスである。図6Cは、図5A又は図5Bの投影装置で使用されるさらなる例示的な蛍光体デバイスである。図5A、6B及び6Cを参照。この実施形態では、蛍光体デバイス40は、第１蛍光剤402を含む第１セクション401と、第２蛍光剤405を含む第２セクション404を備える。第１蛍光剤402は、第１セクション401上にコーティングされる。第２蛍光剤405は、第２セクション404上にコーティングされる。いくつかの実施形態では、第１蛍光剤402及び第２蛍光剤405は、緑色蛍光剤であるが、これに限定されない。さらに、第１蛍光剤402及び第２蛍光剤405の組成は、同一であっても異なっていてもよい。第１蛍光剤402及び第２蛍光剤405の組成が同一である場合、青色波帯内の第１波帯光L1は、緑色波帯及び赤色波帯をカバーする第３波帯光L3へ変換される。第１蛍光剤402及び第２蛍光剤405の組成が類似しているか又は異なっている場合、青色波帯内の第１波帯光L1は、２種類の第３波帯光L3(図示せず)へ変換される。２種類の第３波帯光L3は、時間順で照明システム4の後端へ向けられる。
【００４７】
いくつかの他の実施形態では、蛍光体デバイス40は、第１カラーフィルター403及び第２カラーフィルター406をさらに備える。第１カラーフィルター403及び第２カラーフィルター406は、第３波帯光L3を出力するために蛍光体デバイス40の側面に位置する。さらに、第１カラーフィルター403及び第２カラーフィルター406は、それぞれ、第１セクション401及び第２セクション404へ隣接して配置される。第１カラーフィルター403は、第３波帯光L3の第１光をフィルタリングするために使用される。その結果、第３波帯光L3の第２光が、第１カラーフィルター403を透過して伝達され、光路へ向けられる。第２カラーフィルター406は、第３波帯光L3の第２光をフィルタリングするために使用される。その結果、第３波帯光L3の第１光は、第２カラーフィルター406を透過して伝達され、光路へ向けられる。
【００４８】
例えば、第３波帯光L3が緑色波帯及び赤色波帯内の黄緑色光である場合、第１光は、緑色光であり、第２光は、赤色光である。第１カラーフィルター403は、緑色光をフィルタリングするために使用され、これによって、赤色光が第１カラーフィルター403を透過して伝達され、光路へ向けられる。さらに、第２カラーフィルター406は、赤色光をフィルタリングするために使用され、これによって、緑色光が第２カラーフィルター406を透過して伝達され、光路へ向けられる。言い換えると、第１カラーフィルター403は、赤色フィルターであり、第２カラーフィルター406は、緑色フィルターであるが、これに限定されない。さらに、いくつかの実施形態では、第１カラーフィルター403及び第２カラーフィルター406は、蛍光体デバイス40から出力される第１光又は第２光の光学特性(例：照度又は輝度)を変更するために、変更してもよい。別の実施形態では、いくつかの他の実施形態では、第２セクション404は、透明領域、光透過領域又は蛍光剤無しの反射領域である。
【００４９】
図7Aは、本発明の投影装置で使用される例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。図5A及び7Aを参照。この実施形態では、画像処理デバイス5のイメージングモジュール52は、３チップLCDプロジェクタへ適用される。イメージングモジュール52は、リレーモジュール51から第２波帯光及び第３波帯光(つまり、入射光線I)を受け取るために使用される。イメージングモジュール52の色分解素子(例：ダイクロイックフィルター)によって、入射光線Iに含まれるカラー光が分解される。一実施形態では、三原色光を分解するために、第１ダイクロイックフィルター5201及び第２ダイクロイックフィルター5202が採用される。緑色光及び赤色光は、第１ダイクロイックフィルター5201を透過して伝達されるが、青色光は、第１ダイクロイックフィルター5201によって反射される。赤色光は、第２ダイクロイックフィルター5202を透過して伝達されるが、緑色光は、第２ダイクロイックフィルター5202によって反射される。入射光線Iの青色光部分は、第１ダイクロイックフィルター5201によって反射され、第１反射ミラー5203によって反射され、第１液晶ディスプレイユニット5204上に投影される。入射光線Iの緑色光部分は、第１ダイクロイックフィルター5201を透過して伝達され、第２ダイクロイックフィルター5202によって反射され、第２液晶ディスプレイユニット5205上に投影される。入射光線Iの赤色光部分は、第１ダイクロイックフィルター5201及び第２ダイクロイックフィルター5202を透過して伝達され、第２反射ミラー5207及び第３反射ミラー5208によって反射され、第３液晶ディスプレイユニット5206上に投影される。その後、クロスダイクロイックプリズム(X-Cube)5209から後端光路に沿ってレンズ群6へ向けて画像が投影される。
【００５０】
図7Bは、本発明の投影装置で使用される別の例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。この実施形態では、画像処理デバイス5のイメージングモジュール52が２チップLCDプロジェクタに適用される。イメージングモジュール52は、また、第１液晶ディスプレイユニット5204、第２液晶ディスプレイユニット5205、及びクロスダイクロイックプリズム5209を備える。入射光線及び青色光部分を伝播させるプロセスは、図7Aに類似しており、ここでは説明を繰り返さない。この実施形態では、複数のセクションを有する蛍光体デバイスが採用され、従って、複数の第３波帯光が時間順でイメージングモジュール52へ向けられるようにしてもよい。つまり、入射光線の緑色光部分及び赤色光部分の両方が第２液晶ディスプレイユニット5205によって受け取られ、緑色光及び赤色光は、時分割方式で、クロスダイクロイックプリズム5209上に時間順で投影される。第１液晶ディスプレイユニット5204及び第２液晶ディスプレイユニット5205から出力された画像は、クロスダイクロイックプリズム5209によって結合され、結合された画像が後端光路へ向けられる。
【００５１】
図8Aは、本発明の投影装置で使用される別の例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。図5A及び8Aを参照。この実施形態では、画像処理デバイス5のイメージングモジュール52は、３チップデジタル光処理(DLP)プロジェクタに適用される。イメージングモジュール52は、第１プリズム521、第２プリズム522、及び第３プリズム523を備える。第１デジタルマイクロミラーデバイス524からの青色光は、第１プリズム521と第２プリズム522の間の第１インターフェース527によって反射されるようにすることができる。第２デジタルマイクロミラーデバイス525からの赤色光は、第２プリズム522と第３プリズム523の間の第２インターフェース528によって反射されるようにすることができる。青色光及び赤色光は、第３デジタルマイクロミラーデバイス526からの緑色光と結合され、得られた画像が後端光路へ投影される。
【００５２】
図8Bは、本発明の投影装置で使用される別の例示的なイメージングモジュールを概略的に示す。この実施形態では、画像処理デバイス5のイメージングモジュール52は、２チップデジタル光処理(DLP)プロジェクタに適用される。イメージングモジュール52は、第１プリズム521、第３プリズム523、第１デジタルマイクロミラーデバイス524、及び第３デジタルマイクロミラーデバイス526を備える。第１プリズム521と第３プリズム523の間にインターフェース527がある。入射光線及び青色光部分を伝播させるプロセスは、図8Aに類似し、ここでは説明を繰り返さない。他方では、第３デジタルマイクロミラーデバイス526は、緑色光及び赤色光を受け取るために使用される。緑色光及び赤色光は、時間順で第３プリズム523へ向けて反射される。緑色光及び赤色光は、第１デジタルマイクロミラーデバイス524からの青色光と結合され、得られた画像が後端光路へ投影される。
【００５３】
上記説明から、本発明は、単一の蛍光体デバイスを有する照明システム及び投影装置を提供する。第１波帯光は、蛍光体デバイスの蛍光剤によって第３波帯光へ変換される。次に、第３波帯光は、少なくとも２つのカラー光へ分解される。このように、単一の蛍光体デバイスのみが要求され、固体発光素子の数が低減される。その結果、照明システム又は投影装置の全体の体積が低減され、製造プロセスが単純化され、製造コストが低減される。さらに、照明システムを用いることによって、色純度及び画像品質が高められる。さらに、第１波帯光が、蛍光体デバイスによって、より広い波帯を有する第３波帯光へ変換されるので、青色固体発光素子の駆動電流の増大に伴う赤色光の減衰の可能性が低減されるであろう。その結果、全体の照度及び輝度が増大し、色性能が高められる。
【００５４】
最も実用的で好ましい実施形態であると現在は考えているものについて本発明の説明を行ったが、本発明は、開示された実施形態に限定される必要がないことが理解されるべきである。逆に、本発明は、添付の請求項の精神と範囲内に含まれる種々の修正及び類似の構成をカバーすることが意図される。添付の請求項は、全てのこのような修正及び類似構造を包含するように最も広い解釈が与えられる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
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